Relationship Between Elongation and Meteorological Factors in One Production Cycle of Sugarcane

Wu Xuanke, Wang Renjun, Ma Dongchen, An Jiajun, Huang Wei, Liu Yongyu, Liu Zhiping, Yao Yuqun

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (33) : 36-40. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0018

Relationship Between Elongation and Meteorological Factors in One Production Cycle of Sugarcane

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Abstract

Based on the growth and development observation data and main meteorological factors of sugarcane at the Shatang National Agricultural Meteorological Experimental Station in Liuzhou City from 2010 to 2012, the relationship between ten-day elongation of newly planted sugarcane, first-year ratoon sugarcane and second-year ratoon sugarcane and ten-day precipitation, ten-day average temperature and ten-day average sunshine hours was analyzed, and the correlation between ten-day elongation of sugarcane and meteorological factors was studied. The results showed that there was a good corresponding relationship between sugarcane elongation and ten-day precipitation. The ten-day elongation of sugarcane was high when the ten-day precipitation was large, which was consistent with the local precipitation law. Through correlation analysis, the meteorological water factor, precipitation, relative humidity and ten-day average water vapor pressure were significantly or very significantly positively correlated with the ten-day elongation of new planting sugarcane, first-year ratoon sugarcane and second-year ratoon sugarcane. There was a positive correlation between ten-day average temperature and ten-day elongation of newly planted sugarcane, but it was not significant. There was a significantly positive correlation between ten-day average temperature and ten-day elongation of the first year and the second year. The peak value of ten-day average sunshine hours corresponded to the low value of ten-day elongation. Through correlation analysis, the correlation between ten-day average sunshine hours and new planting sugarcane, first-year perennial sugarcane and second-year perennial sugarcane was not significant, indicating that water factor was the key meteorological factor to determine sugarcane height.

Key words

sugarcane / production cycle / elongation / meteorological factors / precipitation / correlation analysis

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Wu Xuanke , Wang Renjun , Ma Dongchen , An Jiajun , Huang Wei , Liu Yongyu , Liu Zhiping , Yao Yuqun. Relationship Between Elongation and Meteorological Factors in One Production Cycle of Sugarcane. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2021, 37(33): 36-40 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0018

0 引言

甘蔗是中国重要的糖料作物和经济作物,也是广西农业生产的优势特色作物[1],甘蔗茎长是评价甘蔗生长优劣及估测产量的最重要因素[2],气象因子影响甘蔗的萌发、分蘖、伸长、增粗、叶片的扩展[3],以及甘蔗产量[4,5],而茎伸长与气象条件密切相关[6,7],,针对这一问题,已有学者在中国广西、海南及云南等甘蔗主要种植省份开展相关研究。吴炫柯等利用相关分析[8,9]和通径分析[10]研究广西柳州甘蔗茎旬伸长量和气象因子的关系发现相对湿度是影响甘蔗茎伸长最重要的因子。蒋菊生等[11]研究发现降雨、积温、日照时数对株高影响显著。谢贵水等[12]利用通径分析方法分析认为平均气温是主要影响因子,其他气象因子大多通过平均气温而起作用,陈燕丽等[13]研究认为对新植蔗、宿根蔗茎伸长起直接正作用的主要因子均为最低气温、相对湿度、最高气温,起直接负作用的主要因子为平均气温、气压,积温、降雨量则通过其他气象因子起明显的间接作用。国内甘蔗的生产周期一般3~4年,第一年宿根产量往往高于新植蔗,第二年宿根产量又低于新植蔗,但是有关气象因子对甘蔗生产一个周期的研究未见文献提及,因此有必要研究在甘蔗一个生产周期内气象因子对株高生长的影响,以期为甘蔗智能化的发展提供可靠的理论依据,对促进广西甘蔗生产具有重要的意义。

1 材料和方法

利用柳州市沙塘国家农业气象试验站一级站,2010—2012年甘蔗生长发育观测资料,2010年新植蔗、2011—2012年宿根蔗与同期的每日气象观测资料数据（平均温度、最高温度、最低温度、降水量、相对湿度、水气压、日照时数等）。试验地段距气候观测场直线距离2.0 km,位于观测场南面,海拔高度低于观测场1 m,地下水位深度大于2 m,地段地形盆地,地势平坦,面积为0.20 hm2,地段土壤质地类型为粘壤土、中性、肥力中等,甘蔗种植的品种为‘新台糖22号’,种植规格行距100 cm,全年种植期内没有进行灌溉管理,是雨养型蔗地,试验地每年6月进入茎伸长期,11月上旬成熟,其他栽培管理按照当地平均产量进行。甘蔗高度数据测量：从甘蔗茎伸长期开始,在甘蔗试验地设定4个观测点,每一个观测点连续固定甘蔗10株,总共40株,从甘蔗茎伸长当旬的旬末开始测定,测量方法为从地面测量至最高展开叶片的肥厚带处。
从甘蔗茎伸长期开始,统计每一旬气象观测资料数据（旬平均温度、旬平均最高温度、旬平均最低温度、旬累计降水量、旬平均相对湿度、旬平均水气压、旬累计日照时数等）,以旬气象观测资料数据为自变量、各旬生长量为因变量进行相关分析,采用Excel数据统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 甘蔗旬伸长量与旬降水量的关系

从图1可以看出,旬甘蔗伸长量与旬降水量有较好的对应关系,旬降水量上升,甘蔗旬伸长量也随之上升,旬降水量下降,甘蔗旬伸长量也随之下升,从3年甘蔗旬伸长量可知,每一年甘蔗伸长量具有2个明显波峰和2个波谷,其中6—7月和8月下旬至9月上旬为波峰,8月上中旬和10月中旬之后为波谷。2005年新植蔗从6月下旬开始至8月上旬,甘蔗旬伸长从23 cm/旬,逐步下降到8 cm/旬,随后继续上升,至8月31日甘蔗旬伸长又达到24 cm/旬;第一年宿根蔗在7月20日旬伸长达到最高位29 cm/旬,随后逐渐下降至8月10日为16 cm/旬,随后上升至8月20日次高点为23 cm/旬,随后继续下降至9月10日为4 cm/旬;第二年宿根蔗波峰比新植蔗和第一年宿根蔗均低,7月10日和8月31日波峰为19~20 cm/旬,8月10日波谷为6 cm/旬。
图1 一个生产周期甘蔗旬伸长量与旬降水量的关系

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2.2 甘蔗旬伸长量与旬平均温度的关系

从图2可以看出,旬甘蔗伸长量与旬平均温度的关系,大体上是,随着旬平均温度的上升,甘蔗旬伸长量也随之上升,后期随着旬平均温度的下降,甘蔗旬伸长量也随之下升。在甘蔗快速伸长的6—9月份,旬平均温度与甘蔗茎伸长的影响规律性不明显,到了甘蔗伸长的后期,随着旬平均温度下降,甘蔗旬伸长量也随之下降,随着旬平均温度的反弹上升,甘蔗旬伸长量也随之反弹上升。在新植蔗10月31日测定甘蔗旬伸长量为0,旬平均温度也降至较低为19.1℃,随后至11月10日上升至23.7℃,甘蔗旬伸长量为3 cm。第一年宿根蔗从9月30日到11月10日,随着旬平均温度的下降和温度的反弹上升,最后逐步下降,甘蔗旬伸长量曲线也随之下降上升最后逐步下降。第二年宿根蔗也出现类似的规律。
图2 一个生产周期甘蔗旬伸长量与旬平均温度的关系

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2.3 甘蔗旬伸长量与旬平均日照时数的关系

从图3可以看出,旬甘蔗伸长量与旬平均日照时数的关系,随着旬平均日照时数上升,甘蔗旬伸长量也随之下降,特别是9月份以后,大体上是旬平均日照时数峰值对应旬伸长量低值,特别是9月份以后。如在新植蔗方面8月10日旬平均日照时数为6.9 h,为7月下旬到8月下旬的峰值,甘蔗旬伸长量则为8月上中旬的最低值,甘蔗旬伸长量为8 cm。第一年宿根蔗9月30日旬平均日照时数为8.6 h,甘蔗旬伸长量为1 cm;第二年宿根蔗9月10日旬平均日照时数为2.5 h,甘蔗旬伸长量为20 cm,9月20日旬平均日照时数为7.9 h,甘蔗旬伸长量下降到15 cm,10月20日旬平均日照时数为7.4 h,甘蔗旬伸长量下降到只要2 cm。
图3 一个生产周期甘蔗旬伸长量与旬平均日照时数的关系

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2.4 不同气象因子与甘蔗旬伸长量的相关关系

从表1可知除了旬平均日照时数与甘蔗旬伸长量相关不显著外,其他气象因子与甘蔗的旬伸长量关系密切,并且达到显著或极显著水平。特别是3年甘蔗旬伸长量、第一年宿根蔗、第二年宿根蔗与各气象因子均达到极显著水平,新植蔗旬伸长量与日最高气温、旬平均日照时数呈正相关关系,没有达到显著水平,与日平均气温和20:00—20:00时降水量呈显著的正相关关系,与旬平均最低气温、旬平均水汽压、旬平均相对湿度呈极显著的正相关关系。
表1 不同气象因子与甘蔗旬伸长量的相关关系
甘蔗
周期		 旬平均气温/
℃		 旬平均最高气温/
℃		 旬平均最低气温/
℃		 旬平均日照时数/
h		 旬平均水汽压/
Pa		 旬平均相对湿度/
%		 旬降雨量/
mm
3年甘蔗旬伸长量 0.640** 0.496** 0.709** 0.060 0.771** 0.794** 0.593**
新植蔗 0.576* 0.417 0.676** 0.174 0.744** 0.803** 0.538*
第一年宿根蔗 0.772** 0.659** 0.790** 0.189 0.858** 0.823** 0.602**
第二年宿根蔗 0.693** 0.558* 0.760** -0.332 0.777** 0.821** 0.693**

3 讨论与结论

甘蔗是C4作物,达到茎伸长期后发甘蔗生长发育最旺,表现为发大根、开大叶、长大茎,此时蔗茎伸长的速度决定甘蔗产量水平,通过分析发现在一个生产周期内,甘蔗的生长发育与自然环境中的气象因子关系密切,特别是与自然界的降水量,这与前人的研究一致[8,9],甘蔗伸长量与旬降水量有较好的对应关系,该旬降雨量大,甘蔗旬伸长量就高,在广西柳州试验地的气候背景下,甘蔗的旬伸长量出现两个峰值,一个在甘蔗茎伸长期的前期,一个是甘蔗生长的中后期,与当地降水规律重合,通过相关性分析,气象中的水分因子,降水量、相对湿度、旬平均水汽压与新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗旬伸长量呈显著或者极显著的正相关关系,说明水分因子是决定甘蔗高度的决定气象因子。甘蔗与平均温度的关系是在茎伸长的前期,随着旬平均温度的上升,甘蔗伸长量也随之上升,后期随着旬平均温度的下降,甘蔗旬伸长量也随之下降,通过相关性分析,旬平均温度与新植蔗旬伸长量呈正相关关系,但是不显著,与第一年宿根蔗和第二年宿根蔗旬伸长量呈显著的正相关关系。日照时数与旬甘蔗伸长量的关系,随着旬平均日照时数上升,甘蔗旬伸长量也随之下降,特别是9月份以后,大体上是旬平均日照时数峰值对应旬伸长量低值,通过相关性分析旬平均日照时数与新植蔗、第一年宿根蔗和第二年宿根蔗相关性不显著,这与前人的研究一致。广西目前按照《优势农产品区域布局规划》在进行甘蔗双高基地建设,要提高甘蔗的产量,在广西气候的背景下,需要完善和加大水利设施建设,保证在甘蔗快速生长的季节,能够获得稳定的灌溉水源,2020年广西6—8月大部分蔗区无雨日数40~60天,导致蔗区旱情发生发展,坡地甘蔗受害严重,经过调查旱情严重的甘蔗比有灌溉条件的甘蔗株高矮约1 m,蔗茎小约5 mm,严重影响甘蔗产量的提高。

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